JP2009539212A - 高圧放電ランプ用の金属ハロゲン化物充填物と、関連のランプ - Google Patents

Abstract

イオン化可能な充填物を形成するための金属ハロゲン化物充填物は、不活性ガスと、水銀と、少なくとも１つのハロゲンとを含み、構成成分として少なくともＲｂハロゲン化物とＭｎハロゲン化物とを含む。前記金属ハロゲン化物充填物はとりわけ、金属ハロゲン化物ランプの放電容器内に設けることができる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されている高圧放電ランプ用の金属ハロゲン化物充填物に関する。このような充填物ないしはランプはとりわけ、一般照明用またはフォトオプティカル用途に使用される。

従来技術
中性白色および昼光色の光色をハロゲン金属蒸発ランプで実現するために、種々の金属ハロゲン化物充填物が公知である。ＵＳ‐Ａ２００３００１５０２に、Ｓｎ，Ｉｎおよびアルカリ土類金属Ｋ，ＲｂおよびＣｓの充填物を含む金属ハロゲン化物ランプが記載されている。イオン化エネルギーが低いため、Ｃｓはアークを拡幅して収斂を阻止し、動作電圧を低減する。Ｃｓは、可視スペクトル領域外にある相当な割合の赤外放射を出力するので、光取り出し効率が低減されることが欠点である。図２に、このようなランプのスペクトルの基本が示されている。さらに、色座標のドリフトが比較的大きいことも欠点である。図８中の色座標図にこのようなドリフトの基本が示されている。

ＤＥ‐Ａ１９９０７３０１に、Ｍｎを含む金属ハロゲン化物充填物が記載されている。この充填物は別の充填物成分としてＣｓも含むので、このような充填物でも同様に、光取り出し効率が低減されることが欠点である。

Ｒｂを金属ハロゲン化物ランプで使用することが公知であり、ＵＳ‐Ａ２００３０６７２６２に充填物成分Ｒｂを含む水銀フリーハロゲン金属蒸発ランプが記載されている。しかしこの水銀フリーハロゲン金属蒸発ランプでは、水銀を含まないことにより、光取り出し効率が比較的低い。

ＪＰ‐Ａ２００４３３７６２７に特別な適用として、光力学療法用のランプでルビジウムを使用することが記載されている。

ＪＰ‐Ｂ７２８２７７５には、Ｄｙ‐Ｔｌ系を充填物として含む金属ハロゲン化物ランプが記載されており、この充填物は付加的に、ネオジム、カリウムおよびルビジウムも含む。このような充填物はＣｓを含まず、高い演色性を特徴とする。しかし、このようなランプの色座標ドリフトは比較的大きい。

本発明の開示
本発明の課題は、充填物としてＲｂを含むがセシウムを含まない次のような金属ハロゲン化物ランプ、すなわち、非常に良好な演色性を維持しながら少なくとも４２００Ｋの色温度も実現する金属ハロゲン化物を提供することである。とりわけ本発明の課題は、Ｒ_ａ＞９０でありとりわけＲ_９＞７０であり昼光色〜中性白色の光色を有する一般照明用のランプを実現することである。

前記課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決される。

従属請求項に、特に有利な実施形態が記載されている。

詳細には前記課題は、金属ハロゲン化物充填物がＲｂハロゲン化物およびＭｎハロゲン化物から成ることによって解決される。ＲａおよびＲ９をさらに改善するために、このハロゲン化物充填物を別のハロゲン化物と組み合わせることができる。こうするために有利には、Ｄｙ，Ｔｌ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｖの元素のハロゲン化物を個別に使用するか、または組み合わせて使用する。

ＲｂとＭｎとの組み合わせによってＣｓの添加が回避される。というのも、ＲｂはＣｓのように低いイオン化エネルギーを有し、アークを拡幅するからである。

有利には、必要な場合には、他の元素のうちの元素をそのつどハロゲン化物として添加する。昼光色の光色の場合、とりわけ色温度が５３００Ｋを上回る場合、とりわけＤｙ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｖ，Ｔｌが添加物として適しており、中性白色の場合、とりわけ４０００〜５２００Ｋの間の色温度の場合には、とりわけＤｙ，Ｖ，Ｔｌが添加物として適している。

Ｒｂ元素とＭｎ元素の質量の相互間の相対的な割合は、有利には０．１５〜２１０の間でなければならない。別の各金属では質量の割合は、放電容器のｍｌ容積あたり０．１〜３５μｍｏｌとすることができる。

金属ハロゲン化物ランプの側面図である。 図１に示されたようなランプのスペクトルを示す。 比較対照用ランプのスペクトルを示す。 図２および３に示された２つのランプの寿命の関数として光取り出し効率を示す（絶対的）。 図２および３に示された２つのランプの寿命の関数として光取り出し効率を示す（相対的）。 図２および３に示された２つのランプの寿命の関数として色温度を示す。 図２および３に示された２つのランプの寿命の関数として色座標を示す。

本発明の有利な実施形態
図１に、４００Ｗの金属ハロゲン化物ランプの実施例が概略的に示されている。ここでは、硬質ガラス製の円筒形の真空化された外部エンベロープ２によって包囲された放電容器１が使用される。この外部エンベロープ２は、片側にソケットを取り付けられる。外部エンベロープ２の一方の端部は、丸められたキャップ３を有するのに対し、他方の端部はねじ式ソケット４を有する。保持フレーム５が放電容器１を、外部エンベロープ２の内部で軸方向に固定する。

放電容器は、両側にピンチシールされた発光管本体から成り、この発光管本体は２つの電極６を有する。放電容器１の両端には、熱反射性のコーティング７が設けられている。放電容器２の容積は約８ｍｌである。ベースガスとして、放電容器内に５６ミリバールのＡｒが設けられている。放電容器には、２９ｍｇのＨｇと１４ｍｇの金属ハロゲン化物とを充填した。金属ハロゲン化物充填物の組成が表１に示されている。

放電容器１は有利には、特に良好な演色性を実現するために真空化された外部エンベロープ２内部で動作する。寿命を長くするために、外部エンベロープはたとえば７０ｋＰａのＮ_２または５０ｋＰａのＣＯ_２等である充填ガスを含むことができる。その際には、演色性は幾らか低減される。

このランプは、１００時間の使用後に５０５０Ｋの最似の色温度を有し、近似的に昼光曲線上にあり（間隔は０．００１２である）、平均演色評価数Ｒ_ａ＝９４と、特殊演色評価数Ｒ_９＝７０と、８４ｌｍ／Ｗの光取り出し効率とを有する。

図２は、１００時間の使用後の上記の実施例のランプのスペクトルを示しており、Ｒｂのスペクトル線が指し示されている。図３は、Ｃｓ含有充填物を有する比較対照ランプのスペクトルを示す。図２と図３とを比較すると、Ｒｂを含むランプが放出する赤外線放射の割合（８００ｎｍを上回る領域）が、Ｃｓを含むランプより格段に小さいことが理解できる。ＲｂおよびＭｎを含むランプの光取り出し効率Ｅｔａ（η）は、Ｃｓを含む標準的な充填物と比較して高く、また、ＲｂおよびＭｎを含むランプのルーメン維持も、Ｃｓを含む充填物と比較して大きいことが、図４および５に、最大２５００時間の寿命で示されている。ここでは光取り出し効率ηは、時間を単位とする寿命の関数として絶対的に表されており（図４）、また、初期値を基準として単位％でも表されている（図５）。

ＲｂおよびＭｎを含む金属ハロゲン化物充填物を有するランプの別の利点に、色安定性が驚くほど高いという利点もある。１００時間〜２５００時間の時間で、最似の色温度のドリフトは７０Ｋだけである（交点）。色座標は昼光曲線に平行にシフトする。それに対して、標準的な充填物とＣｓとを含むランプの場合、最似の色温度は約５００Ｋドリフトし、色座標はジャッドの直線（Judd'sche Gerade）の領域内では、昼光曲線に対して平行に移動しない（方眼）。図６および７にこの挙動が示されており、ここでは、ランプ使用時間の関数である最似の色温度（図６）と、色座標図（図７）とが含まれる。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの不活性ガスと、水銀と、少なくとも１つのハロゲンとを含むイオン化可能な充填物を形成するための、高圧放電ランプ用の金属ハロゲン化物充填物であって、ルビジウムハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物充填物において、
   少なくともさらに、マンガンハロゲン化物を構成成分として含むことを特徴とする、金属ハロゲン化物充填物。
2. 前記ハロゲンはヨウ素および／または臭素である、請求項１記載の金属ハロゲン化物充填物。
3. 付加的に少なくとも、Ｔｌ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｖの群から選択される金属のハロゲン化物も含む、請求項１記載の金属ハロゲン化物充填物。
4. 放電容器（１）と、２つの電極（５）と、該放電容器内に含まれる請求項１記載の金属ハロゲン化物充填物とを有する高圧放電ランプにおいて、
   該金属ハロゲン化物充填物は、該放電容器のｍｌ容積あたり０．０１〜６０μｍｏｌの量のＲｂを含むことを特徴とする、高圧放電ランプ。
5. Ｍｎの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり０．０１〜５０μｍｏｌである、請求項４記載の高圧放電ランプ。
6. Ｒｂ：Ｍｎの質量比は、０．１５〜２１０の間である、請求項４記載の高圧放電ランプ。
7. 別の金属の割合は、前記放電容器のｍｌ容積あたり少なくとも０．１μｍｏｌである、請求項４記載の高圧放電ランプ。
8. Ｖの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり最大２５μｍｏｌである、請求項７記載の高圧放電ランプ。
9. Ｄｙの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり最大３５μｍｏｌである、請求項７記載の高圧放電ランプ。
10. Ｔｌの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり最大１５μｍｏｌである、請求項７記載の高圧放電ランプ。
11. Ｈｏの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり最大１８μｍｏｌである、請求項７記載の高圧放電ランプ。
12. Ｔｍの充填量は、前記放電容器のｍｌ容積あたり最大１８μｍｏｌである、請求項７記載の高圧放電ランプ。
13. 前記放電容器（２）は外部エンベロープ（３）内に配置されている、請求項４記載の高圧放電ランプ。

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